生物钟基因响应刚度改变调控衰老牙髓再生

【作者】 张力； 达宁宁； 陶地豪； 徐峰；

【机构】 南京大学医学院附属口腔医院,南京市口腔医院,南京大学口腔医学研究所； 空军军医大学口腔医学院组织工程中心,口颌系统重建与再生全国重点实验室,国家口腔疾病临床研究中心,陕西国际口腔疾病联合研究中心； 西安交通大学生命科学与技术学院仿生工程与生物力学研究所； 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室；

【摘要】 衰老导致牙髓干细胞(DPSCs)再生能力下降,限制其在组织工程中的应用。针对DPSCs随年龄增长呈现成骨/牙本质分化能力衰退、衰老标志物升高的现象,本研究旨在探讨衰老微环境中牙髓基质刚度变化对牙髓干细胞功能的影响及其分子机制,为衰老相关再生障碍提供解决方案。本研究首次揭示衰老DPSCs中生物钟基因BMAL1表达显著下调,伴随成骨/成牙本质分化能力减弱及衰老标志物累积,而牙髓组织刚度随衰老显著降低是导致BMAL1表达下调的关键因素。通过构建仿生刚度梯度GelMA水凝胶,证实恢复年轻态基质刚度可特异性激活机械敏感通道PIEZO1,触发钙内流进而挽救衰老DPSCs中BMAL1表达。体内异位移植研究表明,年轻刚度水凝胶负载的衰老DPSCs在小鼠模型中再生出更完善的牙本质-牙髓复合体,成牙(DSPP及DMP1)及血管生成(VEGFα、CD31)标志物表达显著增强。本研究建立的"刚度-BMAL1-PIEZO1"调控轴为衰老干细胞功能逆转提供了新机制,通过生物材料力学调控实现细胞年轻化为解决组织再生中的年龄相关障碍提供了创新策略。更多还原